Pig breeding farms are characterized by a high number of animals raised in a limited space. This configuration allows to reach better productive goals but tends to enhance environmental sustainability issues. Many of those issues derive from animal waste management. In fact, waste biomasses can produce several air pollutants, such as GHG (Greenhouse Gases) and ammonia (NH3). According to recent estimations, in Italy, animal waste management is causing the 75% and 6% of total anthropogenic emissions of NH3 and methane (CH4) and nitrogen protoxide (N2O), respectively (ISPRA, 2015). In order to mitigate these impacts, it is important to find appropriate technical solutions, which should be able to reduce the emissions without reducing the productivity of the pig breeding sector. The goal of this thesis is to evaluate the efficacy of diet integration with zeolites and separate sex breeding in reducing gaseous emissions and improving animal performances. This evaluation has been done by realising two experimental essays. The essays have been carried out in a commercial livestock farm, by growing three groups of approximately 500 pigs. The three groups, raised for the zeolites essay, were fed the same diet, with the addiction of 0, 1, and 2% clinoptilolite (E567) respectively. During the separate sex breeding essay, the animals were divided in three groups: mixed gender, barrows and gilts. The three groups were fed with diet containing different amounts of amino acids and metabolic energy, based on the physiological needs of each gender. The total crude protein content was kept to the same rate in the three diets. The activities carried out during the two essays were: - measure of emissions originated from pig houses, using a photoacoustic spectroscopy (monitor Brüel & Kjær mod. 1312); - collection of data on pig performances; - sampling of pig slurry samples and analysis of their chemical characteristics; - evaluation, under laboratory conditions, of the potential emissions from slurry storage tanks; - evaluation of the potential biogas and CH4 production from slurry (under laboratory conditions, according to the VDI 2006 standards). The obtained results showed that zeolites can be considered as a valid tool for reducing gaseous emissions from pig houses. Between the two zeolites concentration tested, the 2% one gave the best results, resulting in a 25 and 36% reduction of NH3 and GHG (expressed as CO2eq emissions) emission fluxes respectively. Separate sex breeding, on the other hand, showed a negative effect on NH3 and GHG emissions, increasing them of 20 and 34% respectively. The overall effects of the two treatments on emissions during slurry storage, pig performances and slurry characteristics were less relevant. The productions of methane of the digested slurry were significantly higher (+25%) in the samples deriving from the 2% zeolite trial, as compared with the control group.
Gli allevamenti suinicoli intensivi sono caratterizzati dalla concentrazione di un elevato numero di capi in uno spazio ridotto, il che consente indubbiamente di raggiungere migliori risultati produttivi, ma comporta numerosi problemi legati alla sostenibilità ambientale e alla salubrità del sistema. Ulteriori problemi derivano, in particolare, dalla gestione dei reflui zootecnici. Questi, se non correttamente gestiti, possono determinare un deterioramento qualitativo dell'aria, a causa delle emissioni di gas a effetto serra (GHG), di odori molesti e di ammoniaca (NH3). L'obiettivo di questa tesi è stato quello di valutare la validità dell'integrazione della dieta con zeoliti e dell'allevamento dei suini a sessi separati, come sistemi gestionali in grado di migliorare le performance degli animali e di mitigare le emissioni gassose. Per valutare l'efficienza di queste due strategie di mitigazione sono state condotte due prove sperimentali. Le prove si sono svolte in un allevamento commerciale, che ha messo a disposizione 3 gruppi di suini, composti di circa 500 capi ciascuno. I tre gruppi di animali sottoposti alla prova sull'utilizzo della zeolite sono stati alimentati con la medesima dieta, cui è stato aggiunto, rispettivamente lo 0, 1 e 2% in peso tal quale di clinoptilolite (E567). Durante la prova sulla separazione dei sessi, invece, gli animali sono stati divisi in tre gruppi: sessi misti, femmine e maschi. Ai tre gruppi sono state somministrate, a partire dai 60kg di peso vivo, diete differenziate per l'apporto in amminoacidi essenziali ed energia, secondo le esigenze fisiologiche rispettive, mantenendo però costante l'apporto di proteina grezza. Nell'ambito di ciascuna prova, per ogni unità sperimentale, sono state programmate le seguenti attività: - misura delle emissioni dai ricoveri mediante un sistema di analisi di tipo fotoacustico; monitor Brüel & Kjær mod. 1312); - rilievo dei dati relativi alle performance degli animali in vita e alla macellazione; - raccolta e analisi chimica di campioni di liquame; - valutazione, in condizioni di laboratorio, delle emissioni potenziali di NH3 e GHG nella fase di stoccaggio del liquame; - valutazione del potenziale metanigeno dei liquami (in laboratorio, in digestori di tipo batch, secondo le norme standard VDI, 2006). Sulla base dei risultati ottenuti, le zeoliti possono essere considerate come un valido strumento per la riduzione delle emissioni gassose in allevamento. Tra le concentrazioni di zeoliti testate nella prova, quella del 2% ha dato i migliori risultati in termini di abbattimento delle emissioni, riducendo i flussi emissivi di NH3 e GHG (espressi in termini di CO2eq) del 25 e del 36% circa. La separazione dei sessi, per contro, ha evidenziato un incremento delle emissioni di NH3 e GHG rispettivamente del 20% e del 34% rispetto al controllo. Meno rilevanti sono stati gli effetti dei trattamenti sulle emissioni in fase di stoccaggio, sulle performance produttive degli animali e sulle caratteristiche dei liquami. Le produzioni specifiche di metano dei liquami analizzati, per unità di solidi volatili (SV), sono risultate molto simili tra le diverse tesi. Tuttavia, le produzioni specifiche di metano espresse per unità di volume di liquame tal quale sono risultate circa il 25% maggiori nella tesi con zeoliti al 2% rispetto al testimone, grazie al maggior contenuto di SV.
Impiego delle zeoliti e della separazione dei sessi per la riduzione delle emissioni gassose dagli allevamenti suinicoli
MAFFIA, JACOPO
2017/2018
Abstract
Gli allevamenti suinicoli intensivi sono caratterizzati dalla concentrazione di un elevato numero di capi in uno spazio ridotto, il che consente indubbiamente di raggiungere migliori risultati produttivi, ma comporta numerosi problemi legati alla sostenibilità ambientale e alla salubrità del sistema. Ulteriori problemi derivano, in particolare, dalla gestione dei reflui zootecnici. Questi, se non correttamente gestiti, possono determinare un deterioramento qualitativo dell'aria, a causa delle emissioni di gas a effetto serra (GHG), di odori molesti e di ammoniaca (NH3). L'obiettivo di questa tesi è stato quello di valutare la validità dell'integrazione della dieta con zeoliti e dell'allevamento dei suini a sessi separati, come sistemi gestionali in grado di migliorare le performance degli animali e di mitigare le emissioni gassose. Per valutare l'efficienza di queste due strategie di mitigazione sono state condotte due prove sperimentali. Le prove si sono svolte in un allevamento commerciale, che ha messo a disposizione 3 gruppi di suini, composti di circa 500 capi ciascuno. I tre gruppi di animali sottoposti alla prova sull'utilizzo della zeolite sono stati alimentati con la medesima dieta, cui è stato aggiunto, rispettivamente lo 0, 1 e 2% in peso tal quale di clinoptilolite (E567). Durante la prova sulla separazione dei sessi, invece, gli animali sono stati divisi in tre gruppi: sessi misti, femmine e maschi. Ai tre gruppi sono state somministrate, a partire dai 60kg di peso vivo, diete differenziate per l'apporto in amminoacidi essenziali ed energia, secondo le esigenze fisiologiche rispettive, mantenendo però costante l'apporto di proteina grezza. Nell'ambito di ciascuna prova, per ogni unità sperimentale, sono state programmate le seguenti attività: - misura delle emissioni dai ricoveri mediante un sistema di analisi di tipo fotoacustico; monitor Brüel & Kjær mod. 1312); - rilievo dei dati relativi alle performance degli animali in vita e alla macellazione; - raccolta e analisi chimica di campioni di liquame; - valutazione, in condizioni di laboratorio, delle emissioni potenziali di NH3 e GHG nella fase di stoccaggio del liquame; - valutazione del potenziale metanigeno dei liquami (in laboratorio, in digestori di tipo batch, secondo le norme standard VDI, 2006). Sulla base dei risultati ottenuti, le zeoliti possono essere considerate come un valido strumento per la riduzione delle emissioni gassose in allevamento. Tra le concentrazioni di zeoliti testate nella prova, quella del 2% ha dato i migliori risultati in termini di abbattimento delle emissioni, riducendo i flussi emissivi di NH3 e GHG (espressi in termini di CO2eq) del 25 e del 36% circa. La separazione dei sessi, per contro, ha evidenziato un incremento delle emissioni di NH3 e GHG rispettivamente del 20% e del 34% rispetto al controllo. Meno rilevanti sono stati gli effetti dei trattamenti sulle emissioni in fase di stoccaggio, sulle performance produttive degli animali e sulle caratteristiche dei liquami. Le produzioni specifiche di metano dei liquami analizzati, per unità di solidi volatili (SV), sono risultate molto simili tra le diverse tesi. Tuttavia, le produzioni specifiche di metano espresse per unità di volume di liquame tal quale sono risultate circa il 25% maggiori nella tesi con zeoliti al 2% rispetto al testimone, grazie al maggior contenuto di SV.| File | Dimensione | Formato | |
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